Gli ossidanti presenti negli organismi viventi sono sottoprodotti del metabolismo e sono essenziali per la guarigione delle ferite e l'immunità. Però, quando le loro concentrazioni diventano troppo alte, possono verificarsi infiammazioni e danni ai tessuti. Gli ingegneri dell'Università dell'Illinois hanno sviluppato e testato un nuovo sistema di somministrazione di farmaci che rileva livelli elevati di ossidanti e risponde somministrando la giusta quantità di antiossidanti per ripristinare questo delicato equilibrio.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Piccolo .

Molti prodotti farmaceutici includono polimeri e particelle specializzati che controllano i tempi o la concentrazione del farmaco rilasciato una volta somministrato, hanno detto i ricercatori. Però, questi additivi possono ostacolare la cristallizzazione durante la fase di produzione di alcuni farmaci, come gli antiossidanti, provocandone la dissoluzione nell'organismo in modo incontrollato.

"Abbiamo visto un'opportunità qui per sviluppare un diverso tipo di sistema di somministrazione di farmaci in grado di rilevare il livello di ossidante in un sistema e rispondere somministrando l'antiossidante secondo necessità, ", ha affermato il professore di ingegneria chimica e biomolecolare e coautore dello studio Hyunjoon Kong.

Kong e il suo team hanno trovato un modo per assemblare cristalli di catechina, l'antiossidante verde brillante che si trova nel tè verde, utilizzando un polimero in grado di rilevare quando le concentrazioni di ossidanti diventano troppo alte. I ricercatori hanno testato la reattività del polimero contenente cristalli di catechina risultante nel comune crostaceo planctonico d'acqua dolce Daphnia magna, la pulce d'acqua.

"La frequenza cardiaca è un'indicazione della misura in cui le sostanze chimiche potenzialmente tossiche influenzano la fisiologia delle pulci d'acqua, "Kong ha detto. "Le dafnidi sono spesso utilizzate per monitorare gli impatti ambientali sui sistemi ecologici, e poiché i loro cuori sono simili a quelli dei vertebrati, servono anche per valutare l'efficacia dei farmaci cardioprotettivi”.

I ricercatori hanno esposto le dafnidi all'acqua contaminata da concentrazioni subletali del perossido di idrogeno ossidante naturale durante il monitoraggio della frequenza cardiaca. Hanno scoperto che la frequenza cardiaca media delle dafnidi è scesa da 348 a 290 e 277 battiti al minuto, a seconda della concentrazione di acqua ossigenata utilizzata.

Quando il team ha aggiunto all'esperimento il nuovo cristallo di catechina assemblato con il polimero, le pulci d'acqua alla fine hanno recuperato una frequenza cardiaca quasi normale.

Al di là dei potenziali usi farmaceutici del nuovo polimero, Il gruppo di Kong sta esaminando il suo utilizzo per ridurre l'impatto di sostanze chimiche altamente ossidanti nei corsi d'acqua naturali.

"Il perossido di idrogeno viene spesso utilizzato per pulire l'acqua contaminata da alghe eccessive, e questo solleva preoccupazione su come l'ossidante possa influenzare gli organismi viventi nell'acqua, " ha detto. "Pensiamo che questo nuovo sistema di somministrazione di antiossidanti potrebbe essere utilizzato per affrontare il problema delle acque naturali troppo ossidate".

I ricercatori intendono andare avanti con lo sviluppo del polimero per usi farmaceutici e ambientali. "Questo studio ha dimostrato un concetto, ma abbiamo più lavoro da fare, "Kong ha detto. "C'è preoccupazione per la sicurezza del polimero specifico che abbiamo usato - polietilenimina diseleniuro - ma ci stiamo avvicinando a trovare un sostituto praticabile".